МАШИНА ДЛЯ ОЧИСТКИ БУТЫЛОК ИЛИ ПОДОБНЫХ ЕМКОСТЕЙ Российский патент 2012 года по МПК B08B9/20 

Изобретение относится к очищающей машине в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

В производстве напитков принято предлагать высококачественную продукцию в упаковках с соответственно высококачественным оформлением. Особенно известно, что высококачественные сорта пива предлагаются в бутылках с так называемым фолированием, которое состоит из запечатанной и нанесенной на закупоренные бутылки в зоне их горлышка посредством намотки фольги из алюминия или алюминиевого сплава, что повышает привлекательность продукта.

Кроме того, для очистки бутылок или подобных емкостей известны очищающие машины, в которых очищаемые емкости перемещаются с помощью встроенной в машину транспортной системы, состоящей, как правило, из большого числа корзин для бутылок или емкостей соответственно с несколькими ячейками для бутылок, или емкостей, через различные участки обработки, а именно, в том числе, через ванны для погружения, из которых, по меньшей мере, одна выполнена в качестве замачивающей ванны, а по меньшей мере, одна другая, следующая в направлении транспортировки за встроенным в машину транспортером, - в качестве щелочной ванны, а также через другие, примыкающие в направлении транспортировки участки обработки, служащие, в частности, для внутреннего и наружного обрызгивания. По меньшей мере, в одной щелочной ванне в качестве обрабатывающей или очищающей жидкости используется, как правило, гидроксид натрия.

При очистке бутылок или емкостей, имеющих металлический компонент, т.е. остатки так называемого фолирования, возникает проблема, заключающаяся в том, что эти металлические остатки вступают в реакцию с находящейся, по меньшей мере, в одной ванне для погружения очищающей средой, например гидроксидом натрия, с образованием водорода, а именно с опасностью образования гремучего газа внутри очищающей машины. Поэтому обязательно требуется и принято за счет соответствующей вентиляции поддерживать концентрацию водорода во всех зонах внутреннего пространства очищающей машины заметно ниже критического значения 4%, например в диапазоне 2% или менее.

В связи с этим известно также использование в очищающих машинах отсасывающих устройств, с помощью которых во время работы машины из ее внутреннего пространства отсасывается воздух, и отсасываемый или отходящий воздух, скапливающийся, по меньшей мере, на одном выпускном патрубке отсасывающего устройства, удаляется в окружающее пространство. Отводимый из очищающей машины отходящий воздух заменяется окружающим воздухом, который поступает в очищающую машину по различным трактам течения.

Задачей изобретения является создание такой очищающей машины для бутылок или подобных емкостей, благодаря которой энергопотери за счет отходящего воздуха поддерживаются на как можно более низком уровне. Для решения этой задачи очищающая машина выполнена в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.

Согласно одному аспекту изобретения содержащаяся в отходящем воздухе энергия и при этом, в частности, также потенциальная энергия содержащегося в отходящем воздухе водорода подается на использование. Это осуществляется, например, за счет того, что отходящий воздух при необходимости после прохождения через теплообменник и при необходимости после отделения большой части влаги, например, в этом теплообменнике, подается непосредственно в качестве воздуха для горения к содержащему, по меньшей мере, одну горелку нагревательному устройству очищающей машины, в результате чего также содержащийся в воздухе для горения водород используется для процесса горения, или за счет того, что, по меньшей мере, водород отделяется или отфильтровывается от отходящего воздуха и, например, в концентрированном виде примешивается к газообразному топливу или также к воздуху для горения для, по меньшей мере, одной горелки нагревательного устройства очищающей машины.

Согласно другому аспекту изобретения точное регулирование, по меньшей мере, одного вентиляционного устройства или, по меньшей мере, одного отсасывающего устройства происходит в зависимости от измеренной, по меньшей мере, одним измерительным датчиком фактической концентрации водорода в очищающей машине в качестве фактического значения и от заданного значения. В результате вентиляция внутреннего пространства очищающей машины ограничена до фактически необходимой степени, так что уже благодаря этому энергопотери за счет отходящего воздуха уменьшаются до минимума.

Варианты, преимущества и возможности применения изобретения приведены также в нижеследующем описании примеров его осуществления и на чертеже. При этом все описанные и/или графические признаки сами по себе или в любой комбинации принципиально являются объектом изобретения независимо от их объединения в формуле или их подчиненности. Также содержание формулы является составной частью описания.

Изобретение поясняется ниже на чертежах, на которых в схематичном виде изображена машина 1 для очистки бутылок 2 или подобных емкостей вместе с устройством для использования содержащейся в отходящем воздухе энергии.

На фиг.1 изображена машина 1 для очистки емкостей в виде бутылок 2 с остатками специальной отделки (фолирования) в виде металлической или алюминиевой фольги. Очищаемые бутылки 2 подаются к машине 1 в месте 3 загрузки. Очищенные бутылки 2 извлекаются из машины 1 в месте выгрузки и подаются на дальнейшее использование, например, к разливочной машине для повторного наполнения.

Внутри машины, т.е. в ее закрытом наружу посредством корпуса внутреннем пространстве, бутылки 2 движутся с помощью транспортной системы 5 через несколько участков обработки, а именно, в том числе, также через ванны 6 для погружения, одна из которых служит в качестве замачивающей ванны, а другие содержат щелочь, например гидроксид натрия, вступающую в реакцию с металлом с образованием водорода (H₂).

При этом проблема состоит в том, что за счет образования в значительной степени водорода возникает опасность образования гремучего газа и тем самым взрывоопасная ситуация, если концентрация водорода достигнет критического предельного значения около 4%. Поэтому необходима вентиляция внутреннего пространства машины 1, в частности, также в зоне ванн 6, так что во всем ее внутреннем пространстве концентрация водорода заметно ниже критической концентрации, т.е. ниже 4 об.% по отношению к соответствующему общему воздушному объему. Для этого на верхней стороне машины 1 расположено, по меньшей мере, одно отсасывающее устройство 8, по меньшей мере, с одной, содержащей, по меньшей мере, один вентилятор с воздуходувкой 9. Управление воздуходувкой 9 или ее мощностью осуществляется посредством управляющего устройства 10, а именно непрерывно и/или ступенчато, и/или по времени, и/или тактами, или импульсно в зависимости от числа снабженных фольгой бутылок 2, которые в месте 3 загрузки подаются к машине 1 в единицу времени. В случае тактового управления или управления по времени воздуходувкой 9 она включается каждый раз на определенное время, например, на 60 секунд, пока в машину 1 через место 3 загрузки не будет загружено заданное количество бутылок 2, например тысяча.

В основе этого управления лежит тот факт, что количество образовавшегося в результате химической реакции в ваннах 6 водорода приблизительно пропорционально количеству бутылок с остатками алюминиевой фольги и, тем самым, приблизительно пропорционально количеству попавшего с бутылками в ванны 6 металла или алюминия.

Предпочтительно воздуходувка работает посредством управляющего устройства 10 в зависимости от измерительных сигналов, подаваемых к нему измерительными датчиками 11, которые соответственно вырабатывают зависимый от концентрации водорода измерительный сигнал и установлены в ваннах 6, и/или в зоне этих ванн, и/или в других зонах, или мертвых пространствах внутри машины 1, где может скапливаться водород. Благодаря управлению воздуходувкой 9 в зависимости от подаваемых измерительными датчиками 11 измерительных сигналов оптимальным образом можно регулировать концентрацию водорода внутри машины 1 и при этом, в частности, также в зоне ванн 6 или над ними.

Поскольку ванны 6, по меньшей мере, частично обогреваются, скапливающийся на выпускном патрубке 8.1 воздуходувки 9 отходящий воздух содержит не только водород в качестве энергоносителя, но и большую долю внутренней энергии (энтальпия) за счет почти 100%-ного насыщения влагой и за счет относительно высокой температуры, например, около 80°С. Изобретение предусматривает подачу этой содержащейся в отходящем воздухе энергии на использование, а именно в случае машины 1 на фиг.1 для обогрева этой машины или ванн 6 и других участков 7 обработки.

Обогрев машины 1 осуществляется посредством нагревательного устройства 12, которое состоит, в основном, из горелки 13 для газообразного или жидкого топлива и из расположенного в ее камере сгорания и обтекаемого теплопереносящей средой теплообменника 14. К горелке 13 через воздуховпускной патрубок 15 подается воздух для горения, который, по меньшей мере, частично образован отходящим воздухом, скапливающимся в отсасывающем устройстве 8 или на его выпускном патрубке 8.1. Для этого в простейшем случае выпускной патрубок 8.1 соединен с воздуховпускным патрубком 15 горелки 13.

За счет использования отходящего воздуха отсасывающего устройства 8 в качестве воздуха для горения возникает значительная экономия энергии. Если, например, машина 1 имеет производительность 50000 бутылок в час, а исходить следует из того, что все бутылки 2 имеют остатки алюминиевой фольги, то при нормальном давлении и температуре около 80°С образуется около 24 м³ водорода в час, а именно при объемном потоке отходящего воздуха около 1400 м³ в час, который в случае машины в обычном выполнении необходим, чтобы гарантировать концентрацию водорода заметно ниже 4% например, около 2%. Только за счет сжигания возникающего водорода можно рекуперировать около 200000 кДж в час, т.е. 55 кВт, а именно не учитывая внутреннюю энергию отходящего воздуха, возникающую из-за высоких влагосодержания и температуры.

Выше говорилось о том, что машина 1 снабжена центральным отсасывающим устройством 8, оборудованным единственной воздуходувкой 9. Разумеется, можно предусмотреть несколько распределенных отсасывающих устройств 8 и/или снабдить одно или несколько отсасывающих устройств 8 несколькими впускными патрубками, а именно, в частности так, чтобы воздух отсасывался из внутреннего пространства машины 1 везде там, где водород образуется и/или мог бы скопиться, в частности, также в мертвых пространствах. В частности, в случае использования нескольких отсасывающих устройств 8 или же одного или нескольких отсасывающих устройств 8 с несколькими воздуходувками 9 можно расположить впускные патрубки отсасывающего устройства или отсасывающих устройств, или воздуходувок, или вентиляторов так, чтобы отсос содержащего водород воздуха из отдельных зон машины мог происходить с индивидуальным управлением, а именно, например, с управлением посредством измерительных сигналов измерительных датчиков 11. Благодаря этому содержание водорода во всех зонах машины 1 можно поддерживать под контролем заметно ниже критического значения 4%, причем, однако, из машины отсасывается каждый раз только действительно необходимое для этого количество воздуха, что позволяет избежать ненужных энергопотерь.

В то время как в машине 1, представленной на фиг.1, отходящий воздух, по меньшей мере, одного отсасывающего устройства 8 подается в качестве воздуха для горения непосредственно к нагревательному устройству 12 или горелке 13, представленная на фиг.2 машина 1 с системой, у которой содержащаяся в отходящем воздухе, по меньшей мере, одного отсасывающего устройства 8 энергия рекуперируется и используется иначе. Для этого в присоединенном к выпускному патрубку 8.1 и обтекаемом отходящим воздухом отсасывающего устройства 8 канале 16 расположены, в том числе, теплообменник 17 и устройство 18 для газоразделения.

С помощью обтекаемого, например, жидкой теплопереносящей средой теплообменника 17 от отходящего воздуха отбирается, по меньшей мере, часть внутренней, возникающей в результате высоких влагонасыщения и температуры энергии и через устройство 19, которое может содержать, например, дополнительный теплообменник и/или также тепловой насос, подается в качестве технологического тепла к машине 1 или на иное применение.

В устройстве 18 для газоразделения происходит преимущественно раздельное отделение водорода (Н₂) и/или кислорода (О₂) от отходящего воздуха. Эти компоненты, например, через устройство 20, подмешиваются к горючему газу и/или воздуху для горения для работы газовой горелки 13 или подаются на иное применение.

Чтобы использовать также энергию, оставшуюся в отходящем воздухе после прохождения через устройство 18, можно подавать отходящий воздух в качестве воздуха для горения по каналу 16 к горелке 13 или в камеру сгорания нагревательного устройства 12.

Поскольку в теплообменнике 17 уже отделяется большая часть первоначально содержавшейся в отходящем воздухе влаги (в частности, воды), приходится заново нагревать при сжигании лишь небольшую долю влаги в отходящем воздухе, подаваемом в качестве воздуха для горения к нагревательному устройству 12.

Изобретение было описано выше на примерах его осуществления. Понятно, что возможны многочисленные изменения и модификации, не выходящие за рамки лежащей в основе изобретения идеи.

Так, например, можно выполнить теплообменник 17 так, чтобы с его помощью непосредственно или же косвенно происходил подогрев воздуха для горения, подаваемого к горелке 13 из другого источника, например окружающего пространства, для чего теплообменник 17 выполнен тогда, например, с двумя отделенными друг от друга, образованными, например, соответственно несколькими проточными каналами трактами течения, один из которых обтекается отходящим воздухом, по меньшей мере, одного отсасывающего устройства 8, а другой - подаваемым к нагревательному устройству 12 воздухом для горения. Также в этом варианте содержащийся в отходящем воздухе водород используется за счет сжигания, а именно предпочтительно за счет того, что он отделяется в устройстве 18 и подмешивается к подаваемому к горелке 13 горючему газу.

Как показано на фиг.3, можно также подавать отходящий воздух машины непосредственно или же через теплообменник 17 к устройству 18 для газоразделения, в котором происходит преимущественно раздельное отделение водорода (Н₂) и/или кислорода (О₂) от отходящего воздуха, причем освобожденный от водорода (H₂) и/или кислорода (О₂) отходящий воздух снова подается в корпус машины, в результате чего посредством воздуходувки 9 отсасывающего устройства в корпус машины всасывается меньше холодного окружающего воздуха.

Как показано на фиг.3, можно также подавать отходящий воздух процесса обогрева или горения в нагревательном устройстве 12 к теплообменнику 17, чтобы использовать также содержащееся в отходящем воздухе тепло.

Перечень ссылочных позиций

1 - очищающая машина

2 - бутылка

3 - место загрузки емкостей

4 - место выгрузки емкостей

5 - транспортная система

6 - ванна для погружения

7 - другие участки обработки

8 - отсасывающее устройство

8.1 - выпускной патрубок отсасывающего устройства

9 - воздуходувка отсасывающего устройства

10 - управляющее устройство

11 - измерительные датчики для измерения содержания водорода

12 - нагревательное устройство

13 - горелка

14 - теплообменник нагревательного устройства

15 - впускной патрубок для воздуха для горения

16 - канал для отсасываемого воздуха или воздуха для горения

17 - теплообменник

18 - устройство для газоразделения

19, 20 - устройство для использования содержащейся в отходящем воздухе энергии

Предложена машина для очистки бутылок или подобных емкостей с использованием жидкой очищающей среды, например с использованием содержащей гидроксид натрия очищающей среды, которая во время обработки вступает в химическую реакцию с металлом, например алюминием или алюминиевым сплавом на емкостях, с образованием водорода. Устройство содержит, по меньшей мере, одно устройство для вентиляции машины и удаления из нее содержащего водород воздуха в качестве отходящего воздуха через, по меньшей мере, один выпускной патрубок. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Машина для очистки бутылок или подобных емкостей (2) с использованием жидкой очищающей среды, например с использованием содержащей гидроксид натрия очищающей среды, которая во время обработки вступает в химическую реакцию с металлом, например алюминием или алюминиевым сплавом, на емкостях с образованием водорода, содержащая вентиляционное устройство (8) для вентиляции указанной машины и удаления из нее содержащего водород воздуха в качестве отходящего воздуха из машины через выпускной патрубок (8.1), к которому присоединено устройство для использования энергии, по меньшей мере, содержащегося в отходящем воздухе водорода, и нагревательное устройство (12) для обогрева, по меньшей мере, одного участка обработки или обрабатывающей среды, отличающаяся тем, что нагревательное устройство (12) имеет горелку (13) и что, по меньшей мере, часть отходящего воздуха и/или отделяемого или отфильтровываемого от отходящего воздуха водорода подводится к горелке (13) для газообразного или жидкого топлива в качестве воздуха для горения или отделяемый или отфильтровываемый от отходящего воздуха водород добавляется к газообразному топливу горелки (13) для газообразного топлива и/или в присоединенном к выпускному патрубку (8.1) для отходящего воздуха проточном канале (16) расположено, по меньшей мере, одно устройство (18) для газоразделения или для отделения, по меньшей мере, водорода от отходящего газа, при этом предусмотрено устройство (20) для подачи отделенного водорода при применении вне машины (1).

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что указанная машина содержит одно управляющее устройство (10) для управления вентиляционным устройством (8), а именно по времени и/или в зависимости от подаваемых к машине в единицу времени емкостей (2), и/или в зависимости от измерительных сигналов измерительного датчика (11), регистрирующего фактическую концентрацию водорода внутри машины.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что вступающая в реакцию с металлом очищающая среда представляет собой обрабатывающую среду, по меньшей мере, одной ванны (6) для погружения.

4. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что вентиляционное устройство (8) представляет собой отсасывающее устройство, с, по меньшей мере, одной содержащей, по меньшей мере, один вентилятор воздуходувкой (9).

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в присоединенном к выпускному патрубку (8.1) проточном канале (16) расположен один обтекаемый отходящим воздухом теплообменник (17), при этом полученная в теплообменнике (17) из отходящего воздуха тепловая энергия машины (1) подается для нагрева, по меньшей мере, одной обрабатывающей среды и/или к подаваемому к нагревательному устройству (12) воздуху для горения, и/или на иное применение вне машины (1).

6. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в присоединенном к выпускному патрубку (8.1) для отходящего воздуха проточном канале (16) расположено, по меньшей мере, одно устройство (18) для газоразделения или для отделения, по меньшей мере, водорода от отходящего газа, причем отходящий воздух, по меньшей мере, с уменьшенным содержанием водорода подается в корпус машины.

7. Машина по одному из пп.1-3, 5, 6, отличающаяся тем, что указанная машина содержит собственную транспортную систему (5), с помощью которой емкости (2) перемещаются между местом (3) загрузки и местом (4) выгрузки через несколько участков обработки, причем, по меньшей мере, на одном участке обработки очищающая среда вступает в реакцию с имеющимся на емкостях металлом, например алюминием или алюминиевым сплавом, с образованием водорода.